电伴热应⽤培训教材
⼀，前⾔
(⼀)为什么要伴热
在⼯业⽣产过程中为了保证⽣产的正常运⾏和节约能源，⼤多数的设备和管道都要采取隔热（保温）措施。但是，在⼯艺介质的存储和传输过程中散热损失还是不可避免的。散热就意味着设备和管道中介质温度的降低。 介质温度的降低将会带来好多的问题。例如，设备和管道中⽔的温度的降低会造成冻结；⾷⽤油管道中⾷⽤油温度的降低会造成黏度增加，阻⼒增⼤，流动困难。三聚氰氨如果温度降低将会析出结晶造成设备和管道的报废。沥青如果温度降低将会凝固造成灌肠。这些问题的产⽣都将使得⽣产⽆法正常运⾏。
为了保证⽣产的正常运⾏和节约能源，在⽣产、存储和运输的过程中就必须从设备和管道的外部或内部给介质补充热量。这就是伴热的⽬的。
伴热和加热不同，伴热只是补充介质热量的损失，维持⼀定的温度，避免介质温度的降低带来的问题，
⼀般维持温度都低于操作温度。加热则要求给介质提供⼤量的热量，使得介质温度⾼于原来的温度（如管道介质的进⼝温度）。因此加热⽐较伴热需要消耗更多的能量。
(⼆)传统的办法和缺点
传统的办法是以蒸汽、热⽔或导热油为热媒，⽤内外伴管、夹套管或内外盘管的⽅式向设备和管道提供所需的热量。导热油需要建造专门的系统，还要定期更换导热油，费⽤太⾼。
⼯⼚⼚区内，蒸汽来源⽅便，⽽且蒸汽潜热⼤，所以⼤多数选择蒸汽为热媒。
但是，蒸汽的供汽、疏⽔、凝液回收系统复杂，安装的⼯程量⼤。蒸汽的温度很难控制难以满⾜不同介质对维持温度的不同需要。蒸汽系统的热效率低，能耗⽐较⼤，能量利⽤不合理。蒸汽系统的阀门和疏⽔器等容易泄露会造成能量的⼤量浪费同时还会影响环境。蒸汽系统的设备和管道还容易腐蚀，维修的费⽤也很⾼。另外蒸汽系统的运⾏成本也⽐较⾼。
(三)电伴热的产⽣和优势
正是因为上述的原因，五、六⼗年代，国外着⼿研究⽤电能转换热能的新产品。各种电伴热产品逐渐出现。我国⼋⼗年代后期在⽯油化⼯企业开始⼤量采⽤电伴热产品。近⼆⼗年来电伴热在我国的⼯业中的应⽤越来越⼴泛，国内外的各种电伴热产品也竞相在市场上出现。
电伴热产品之所以受到欢迎，是因为它⽐较别的伴热⽅式有以下优点：
1、电伴热产品体积⼩、柔性好、系统结构简单、设计和施⼯⽅便、维护量⼩；
2、使⽤寿命长，可达15-25年；
3、维持温度的范围⼴泛，最⾼可达450℃以上；
4、热效率⾼，节约能源；
5、维持温度可以有效的控制，控制精度⽐较⾼；
6、在没有蒸汽供应的装置电伴热是唯⼀的选择；
7、电伴热产品⽐蒸汽系统的设备更耐腐蚀；
(四)电伴热产品的种类自动融雪设备
在市场上最初出现的电伴热产品是利⽤电流流过电阻体（电阻丝或管道⾃⾝的电阻）发热的原理来开发的。这类产品当电流、电压、电阻确定以后，单位长度的电伴热输出功率就是恒定的，所以称恒功率型。
随着材料科学的发展，⼈们开发出⼀种新的电伴热产品，这种电伴热产品具备⾃调温（PTC）的特性。它采⽤两根平⾏的导线作供电的母线，采⽤经过处理的⾼分⼦聚合物半导体塑料作为并联在母线之间的电阻体。这种具备PTC特性的电阻体当它感受的温度升⾼时，电阻值增⼤，通过电阻体的电流减⼩，输出功率减⼩；反之当它感受的温度降低时，电阻值减⼩，通过电阻体的电
流增⼤，输出功率增⼤。这种正的PTC温度特性正好符合⼯业⽣产对伴热的要求，即能补充热量⼜可以节约能源。⽽且这种电伴热产品还有⼀种优点，它可以⾃由裁剪，施⼯时根据现场的需要⽤多少裁剪多少，⽆需改变供电电压，单位长度的电伴热
发糕机输出功率⼀致，⾮常⽅便。所以得到⼴泛应⽤。
但是，由于聚合物塑料的耐热性能受到限制，在温度特别⾼的环境就不能使⽤。为了弥补这⼀空⽩，在串联恒功率电热带的基础上⼜开发出矿物绝缘的MI电热电缆。它采⽤铜线作发热体，⽤不锈钢或⾼镍铬的825合⾦作外套，⽤氧化镁作绝缘。这种电热电缆，功率密度可达260W/M，耐热温度可达690℃，维持温度可达450℃。使电伴热产品的应⽤范围得到扩展。 为了满⾜容器类设备对伴热的要求，制造商⼜开发出⼀种采⽤模压⾼温合⾦发热组件，并联电路结构的扰性电热板，柔性好，它可以⼤⾯积的铺设在容器的表⾯，采⽤温控器控制温度，⾮常适合容器类设备使⽤。
还有⼀种电伴热产品——集肤效应电热带，它最⼤的特点就是⾮常适合长输管线的伴热的要求。不需要⼤量采⽤配电设施，使⽤⼀个电源点可给10余公⾥的管道进⾏伴热，是长输管线伴热最经济的⽅案。其维持温度可达200℃，暴露温度可达260℃，功率密度可达165W/M。⽽且它的热效率⽐较⾼。这种电伴热产品的特点还不太为⼤家所认识，但它的发展前景是⽐较⼤的。
⼆，如何计算热损失
尽管电伴热产品被⼴泛采⽤，但是在使⽤中存在着⼤量的问题。⼤多数的⽤户对电伴热产品的性能和参数并不理解，更没有通过计算来确定实际需要补充的热损失，从⽽正确的选⽤电伴热产品。⽽是当设备和管道中介质温度的降低出现问题时，利⽤现有的电伴热产品或从能够了解到的信息采购电伴热产品。在安装⽅法上⼀般都是采⽤缠绕的⽅式，不可避免的造成电伴热带的交叉和重叠。这样就带来很多的问题。⾸先，如果电伴热产品的功率不⾜以补充设备和管道中介质的热损失就不能满⾜伴热的要求；如果电伴热产品的最⼤耐⽤温度低于设备和管道中介质的温度，或者设备和管道需要使⽤蒸汽进⾏吹扫，电伴热产品的最⼤耐⽤温度不能承受蒸汽的温度都可能造成电伴热产品的损坏；恒功率型电伴热带的交叉和重叠也可能造成电伴热产品的损坏等等；即使上述的问题都不存在，但是电伴热产品的功率的选⽤是否合理也是问题，电伴热产品的功率过⼤会造成能源的浪费。因此，如何通过计算热损失来正确选择电伴热产品就是⼗分必要的。
前⾯我们已经讲过，伴热的⽬的就是补充介质热量的损失，维持⼀定的温度，避免介质温度的降低带来的问题。因此我们需要计算的是设备和管道中介质的维持温度下降到环境温度时的热量的损失，然后选⽤合适的电伴热产品补充这⼀部分热量损失就可以达到伴热的⽬的。
（⼀）影响热损失的参数
1，介质的种类
介质的种类不同，它们的⽐热不同，热值的含量也不同。
2，介质的初始温度
介质的初始温度不同，需要维持⼀定的温度时所要补充的热量也不⼀样。
初始温度⼀般是⼯艺介质进⼊⼯艺管道或储罐时的温度，有时是指⼯艺的操作温度。
3，维持温度
这是计算热损失很主要的⼀个的参数，⼀定要合理的确定。维持温度选择过低，不能满⾜⼯艺的要求，达不到伴热的⽬的；维持温度选择过⾼⼜会造成能源的浪费和增加成本。⼀般⽤户都会把维持温度提得⽐较⾼，⼀定要说服⽤户合理的确定。
4，设备和管道的尺⼨
如管道的⼝径，设备的直径等，设备和管道的尺⼨越⼤热量损失越⼤
5，保温材料和厚度
有的⼈认为，伴热效果主要由伴热产品来决定，是否保温影响不⼤。实际上保温对伴热效果的影响是很⼤的，这个道理和⼈是否穿⾐对保暖的影响是⼀样的。不同的保温材料的导热系数不⼀样，保温的效果就不⼀样。保温材料厚度对保温的效果的影响也是很⼤的。有时不需要更换伴热产品仅仅改变保温材料的种类或厚度就可以满⾜伴热的要求。既可以节约能源⼜可以降低成本。
6，环境温度
环境温度的变化对于介质热量的损失的影响也是⽐较⼤的。环境温度越低介质热量的损失越⼤。但是为了保险起见，我们往往把估计太低最低的。这样计算的热量的损失就会偏⼤，导致选⽤更⼤功率的伴热产品。所以确定最低的环境温度时也要合理。
另外风速对热量的散失也有影响，风速越⼤热量的散失也越⼤。
7，最⼤耐⽤温度（暴露温度）
这是⼀个容易忽视的问题。有时设备和管道的操作（⼯艺）温度并不⾼，但是在特殊的情况时可能引⼈更⾼温度的介质。例如⼀条原油管道，正常时原油的温度仅有⼏⼗℃，但该管道需要⽤蒸汽进⾏吹扫，蒸汽的温度可能达到200℃。这就要求伴热产
品的最⼤耐⽤温度（暴露温度）要达到200℃，否则可能造成伴热产品的损坏。这也是⼀个不太好处理的问题，由于个别的情况的要求可能⼤⼤提⾼伴热产品的等级，造成成本的⼤幅度上升。所以如果能够想法改变这种情况最好。例如上述情况可以适当降低蒸汽的温度，或者在安装伴热产品时采⽤双层保温材料的办法隔开管道和伴热带。led斗胆灯
8，安全系数
在考虑热损失的时候还要根据不同的情况增加⼀定的安全系数。
（⼆）计算热损失的⽅法
有实⼒的电伴热⽣产⼯⼚凭借多年⼯作的经验已经开发出计算介质热量的损失和电伴热带选型的计算机软件。⽣产车间的⼯艺⼈员只需提供需要伴热的⼯艺管道、设备的主要参数和环境条件，输⼊计算机软件即可计算出热量的损失，并⾃动选择适合的电伴热带型号和最佳的伴热⽅案。为了⽅便现场的技术⼈员根据现场出现的情况计算介质热量的损失⾃⼰选择合适的电伴热带型号下⾯我们提供⼀种简单的计算⽅法
1、计算热损失
⼯艺条件：
⑴维持温度(Tm) ⑵最低环境温度(Ta) ⑶管径⑷保温材料⑸保温层厚度⑹安全系数
Q每⽶管道的热损失(W/m)=q×△t×K
其中
q：管道热损失(每⽶管道1℃温差时的热损失，查表⼀).
△t=Tm-Ta
K：各种保温材料的导热系数(查表⼆).
例
Tm=30℃ Ta=-10℃管径=100mm 保温材料：玻璃纤维保温材料厚度:25mm
△t=Tm-Ta=30-(-10)=40 K=0.036(查表⼆) q=18.87(查表⼀)
Q=18.87×40×0.036W/m=27。2w/m
上述的热损失基于10%的设计的余量,
根据上⾯的热损失的计算，我们选⽤30w/m的电伴热带就可以满⾜⼯艺的要求。Q储罐的热损失Q=q×△t×K×S
S：储罐的表⾯积m
管道热损失q(每⽶管道1℃温差时的热损失) （表⼀）
管径保温层厚度(mm/in)
G″DN
10 20 25 35 50 60 75 100 1/2 3/4 1 1-1/2 2 2-1/2 3 4
1/2 15 8.86 6.73 5.74 4.59 3.94 3.61 3.28 2.95 3/4 20 10.34 7.87 6.56 5.09 4.43 3.94 3.61 3.28
1 25 12.31 9.0
2 7.55 5.91 4.92 4.4
3 4.10 3.61
1-1/4 32 14.77 10.83 8.70 6.73 5.58 4.92 4.59 3.94 1-1/2 40 17.06 12.30 10.01 7.55 6.23 5.58 4.92 4.27
2 50 19.69 14.11 11.32 8.5
3 7.05 6.07 5.42 4.76
2-1/2 65 23.13 16.57 13.13 9.68 7.88 6.89 6.07 5.25
3 80 27.56 19.36 15.26 11.16 9.03 7.88 6.89 5.74
3-1/2 95 31.01 21.82 17.06 12.31 10.01 8.53 7.55 6.23
4 100 34.4
5 24.12 18.87 13.62 10.83 9.19 8.21 6.73
4-1/2 115 37.90 26.41 20.51 14.77 11.81 10.01 8.86 7.22
5 130 41.83 29.04 22.48 16.08 12.80 10.83 9.52 7.71
6 150 49.22 33.96 26.25 18.54 14.60 12.30 10.66 8.70
8 200 63.16 43.15 33.14 23.13 18.21 15.09 13.13 10.66
10 250 77.76 52.99 40.52 28.05 21.82 18.05 15.59 12.47
12 300 91.70 62.18 47.58 32.81 25.43 21.00 17.88 14.27
14 350 100.40 68.08 51.84 35.60 27.56 23.46 19.36 15.26
16 400 114.2 77.27 58.73 40.36 31.01 25.43 21.82 17.06
18 450 128.1 86.46 65.79 44.95 34.45 28.22 24.12 18.87
20 500 141.9 95.81 72.68 49.55 37.90 31.01 26.41 20.51
24 600 169.6 114.2 86.46 58.73 44.95 37.08 31.01 24.12
罐体表⾯的热损失q(每平⽅⽶1℃温差时的热损失)
罐体74.8 49.7 37.7 25.1 18.6 14.9 12.6 9.3 上表的热损失基于10%的设计的余量，导热系数为0.25
各种
保温
材料
在不
同温
度下
的导热系数（表⼆）
保温材料
导热系数(W/m℃)
-10℃10℃50℃100℃150℃200℃
玻璃纤维0.033 0.036 0.040 0.046 0.053 0.059 岩棉0.041 0.044 0.049 0.056 0.065 0.072 矿渣棉0.03
7 0.04 0.045 0.051 0.059 0.066 珍珠岩0.043 0.047 0.052 0.060 0.069 0.077 聚氨脂泡沫塑料0.022 0.024 0.027 0.031 0.035 0.037 聚苯⼄烯泡沫塑料0.029 0.031 0.035 0.040 0.046 0.051 硅酸钙0.05 0.054 0.06 0.069 0.080 0.089 复合硅酸盐毡FHP-VB 0.022 0.0234 0.026 0.03 0.035 0.038
2、选择电缆的额定功率
详见各种电缆的介绍
3、计算电缆的长度
电缆的总长度L=每⽶管道的热损失Q/电缆的额定功率W×（管道长度L+各管道附件折合长度L）
各管道附件折合长度
管道附件折合管道长度（m）
法兰0.46
管架0.60
蝶阀0.76
球阀0.83
截⽌阀 1.22
闸阀 1.50
会计凭证装订机
三，如何选择电伴热带
电伴热带的分类主要分为两⼤类。⼀类是恒功率的，另⼀类是可变功率的。恒功率的
伴热带的电阻是不变的，只要是供电的电压⼀定，流过伴热带的电流就不会变化，单位长度电伴热带的发热功率就是恒定的，所以叫恒功率。可变功率的伴热带的电阻随环境温度的变化⽽变化，供电的电压⼀定，流过伴热带的电流随电阻的变化⽽变化，电伴热带的发热功率也就随电流的变化⽽变化。下⾯我们就这两⼤分类给⼤家介绍电伴热带的选型。
1，⾃调温电伴热带
这是⽬前最常⽤的⼀种电伴热带
按照结构分为以下三种类型
（1）基本型
基本型的⾃调温电伴热带由导电塑料和两根平⾏⾦属导线及绝缘护层构成。导电塑料就是发热体。它是⼀种具有正温度系
数“PTC”特性的⾼分⼦聚合物。当它感受的温度上升时分⼦的结构变得疏散，电阻增⼤，电流减⼩，输出的功率相应减⼩。反之当它感受的温度降低时分⼦的结构变得紧密，电阻减⼩，电流增⼤，输出的功率相应增⼤。⽽且这种变化的过程是连续的，线性的。这样就形成了⾮常良好的⾃动调节温度的特性，所以称为⾃调温电伴热带。这种电伴热带还具有绕性好，可以根据现场的情况任意裁减，安装时允许交叉重叠不会烧毁等优点。得到⼴泛的应⽤。
（2），防爆型
防爆型是在基本型的⾃调温电伴热带的基础上在绝缘护层的外表增加了⼀层铜丝编织的屏蔽层。安装时将屏蔽层接地保护。⽤于⼯业⽣产的防爆场所。
（3），加强型
加强型是在防爆型的⾃调温电伴热带的基础上⼜在铜丝编织的屏蔽层的外表增加了⼀层塑料的防腐外套。⽬的是防⽌防爆场所存在的腐蚀性⽓体对铜丝编织的屏蔽层的腐蚀。
按照温度分为以下三种类型
（1），低温型DBR
（2），中温型ZBR
电气石陶瓷球（3），⾼温型GBR
按照功率分为以下的⼀些规格
25W，35W，40W，45W，50W，60W
2，并联恒功率电伴热带
并联恒功率电伴热带的发热体是电阻丝，它的基本结构是以两根平⾏的⾦属导线和绝缘护层为母体，发热体电阻丝均匀的缠绕在绝缘护层外表，绝缘护层外表相距⼀⽶有⼀缺⼝，缺⼝左右交叉，电阻丝通过缺⼝与⾦属导线连通，⼀⽶构成⼀个并联回路。在发热体电阻丝的外表还有绝缘护层。这种电伴热带发热体是电阻丝，它的电阻值是不变的，在恒定的电压下功率也是不变化的，所以叫恒功率电伴热带。这种电伴热带使⽤时必须使⽤附加的温控器控制温度，不能缠绕和重叠，否则在缠绕和重叠点容易烧坏。⽽且这种电伴热带的电阻丝容易断线，造成⼀段段不发热。所以这种电伴热带早期使⽤较多，现在基本上都被⾃调温电伴热带替代。
3，串联恒功率电伴热带
串联恒功率电伴热带适应于长距离管道，⼀个单⼀的供电点可以为⼏千⽶的串联恒功率电伴热带供电。它的结构也很简单。它
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